Устройство, состоящее из закрытого, работающего под жидкостью электрического приводного насосного двигателя с собирательным резервуаром и откачивающим насосом для опоражнивания просачивающейся сквозь выводной сальник вала жидкости

 

Класс 59Е 1 ю

М 5822

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства, состоящего из закрытого, работающего под жидкостью электрического приводного насосного двигателя с собирательным резервуаром и откачивающим насосом для опоражнивания просачивающейся сквозь выводной сальник вала жидкости.

К патенту ин-ной фирмы „Заводь1 Сименс-Шуккерт, Общество с orp. отв." (SiemelIs-Schuckertwerke, 6. m. Ь. Н.), г. Берлин, Германия, заявленному 4 ноября 1925 r. (ваяв. свид. Л% 5699).

Действительный изобретатель ин-ц Г. Рихтер (Н. Richter).

Приоритет от 7 ноября 1924 г. н 27 апреля 1025 г. на основании ст. 4 Советско-Германского Соглашения об охране промышленной собственности.

О выдаче патента опубликовано 31 июля 1928 года. Действие патента распространянтся на 15 лет от 31 июля 1928 года

Для под ема нефти, рассола, воды н т. п. из оуровых скважин М0КН0 применять электрические насосы, погружаемые в скважины вместе с нагнетательной трубой. Двигатель, устанавливаемый обычно под насосом, охлаждается высасываемой жидкость1о. 11ри этом жидкость не должна, однако, проникать в промежутки между действующими частямп двигателя. С этой цель1о двигатель монтируется в закрытой коробке, при чем вал его проводится через сальник в насосную камеру, Однако. при этом уплотнение вала сильно тормозит двигатель, при чем он подвергается сильному нагревани1о, так как необходимо набивку сальника подтянуть до такой степени, ири. которой она действительно исполняла бы свое назначение. Во избежание такой потери энергии приходится отказаться от применения надежно действующего уплотнения вала и 1гириться с незначительнымпрониканием жидкости. Для того, чтобы не допустить или затруднить прониканис жидкости в под1иипники и обмотки и ее скопление. в непосредственной близости от действующих частей двигателя.

/ применяется известное устройство, которое состоит в том, что жидкость, про; никщая сквозь уплотнение, собирается в резервуаре: последний опоражнивается соединенным с двигателем отка птвающим («трюмным») насосом. Для предупреждения затопления машины во время перерывов в работе, когда откачивающпй насос бездействует, сквозной вывод вала уплотняется относительно жидкости, обычно, посредством клапана, который при остановке машины автоматически закрывается, а прп возобновлении се работы поднимается над своим седлом во избежание потерь от трения. Предлагаемое изобретение имеет целью дать закрытую, работающую под жидкостью электрическую машину, снабженную надежно действующим устройством для ограждения ее работающих частей от проникания жидкости.

Сквозной вывод вала запирается во время перерывов в работе клапаном.

Окружающая вал клапанная тарелка укреплена наглухо и плотно на валу и перемещается в осевом направлении совместно с ним. Вал образует при этом клапанный шпиндель и обеспечивает надлежащее направление тарелки. Клапанное седло образуется плотно укрепленною в коробке деталью, кольцеобразно окружающею вал. Прп пуске в ход клапанная тарелка поднимается с своего седла под действием центро 1ежного маятника., который помещен внутри машинной коробки и действует на вал машины. По достижении машиной определенного числа оборотов, он перестанавливает вал относительно его подшипников, т.-е. в осевом направлении, и поднимает, таким образом, клапанную тарелку. Кроме того, необходимо поддерживать клапанное седло в чистом состоянии. Для этого клапан расположен на пути проникающей жидкости, между сальником для вывода вала и собира; тельным резервуаром, в котором скопляется просочившаяся жидкость. Сальник действует при этом как фильтр, препятствующий прохождению в клапан загрязняющих примесей, взвешенных в жидкости. Соответственно небольшому диаметру буровых скважин, машина имеет значительную длину и неоольшой размер в поперечнике. Во время работы вал занимает вертикальное положение.

Если он выведен кверху, то собирательный резервуар для просочившейся жидкости располагают преимущественно под машиной; при помощи канала, проходящего через пакет железных листов статора, резервуар сообщают с пространством под выводным сальником вала.

Вертикальное положение вала позволяет использовать вес ротора для запиранин клапана. Клапанная тарелка прижимается вниз к своему седлу весом ротора электрической машины. Соответственно этому, центробежный маятник при определенном числе оборотов поднимает ротор. Для под ема ротора может быть использовано также магнитное притяжение, производимое статором на ротор.

Жидкость, проникшая в собирательный резервуар, извлекается из него откачивающим насосом, который приводится в действие той же электрической машиной. Этот НВс00 сцепляется с валом машины, как только уровень жидкости в резервуаре достигает известной высоты, расцепление же между машиной и откачивающим насосом происходит в тот момент, когда уровень жидкости вследствие ее выкачивания насосом опускается снова до некоторого горизонта.

Между электрической машиной и откачивающим насосом расположена фрикционная гидравлическая муфта, занимающая относительно собирательного резервуара такое положение, прп котором жидкость проникает в муфту, когда уровень ее достигает определенной высоты, при чем производится сцепление машины с откачивающим насосом. Как только, однако, уровень жидкости спускается ниже определенного горизонта, она вытекает нз муфты и расцепляет, таким образом, насос.

На фиг. 1 чертежа изображен продольный разрез машины и на фиг. 2 и 3 — детали фрикцнонной гидравлической муфты в большем масштабе.

В труочатой коробке 1 машины укреплен пакет железных листов статора 2 с обмоткой 3. Подвод токакэтой обмотке для упрощения чертежа не показан. Вал 4 машины снабжен ротором 5 с короткозамкнутой обмоткой 6.

В местах 7 и 8 вал поддерживается вертикальными подшипниками, внутри которых он может выполнять небольшое осевое перемещение. Своим заплечиком вал покоится на выступах центробежных маятников 10, могущих выполнять качания на осях 11. Эти оси предохранены от радиального перемещения.

Центробежные маятники опираются на шариковый подпятник 12. Вверху вал выведен наружу сквозь сальник 13 п спарен, например, с вращающимся насосом. Под сальником помещен уплотняющий клапан 14, 15. Он состоит из плотно укрепленной на валу клапанной тарелки 14 и из клапанного седла 15, плотно ввинченного в коробку 1. Клапан запирает канал 16, 17, 18, по которому просочившаяся сквозь сальник 13 жидкость может стекать в собирательный резервуар 19 в нижней части коробки. Собирательный резервуар опоражнивается периодически откачивающим насосом 20, который всасывает жидкость через отверстие 21 и выводит ее из коробки 1 по трубке 22 с отбойным клапаном 23 у места 24. Насос 20 прикреплен посредством Ayreëÿ 25 к подпорке нижнего подшипника 8 вала. Насос, изображенныИ на чертеже, принадлежит к типу коловратных. На нижнем конце машинного вала и на верхнем конце насосного вала укреплены, соответственно, половины фрикционной гидравлическоИ муфты 26, которая устроена следующим образом: половина муфты, обращенная к машинной стороне, со- ( стоит из диска 27 с цилиндрической частью 28 (фиг. 2 и 1). Внешний край этоИ цилиндрической части снабжен зубцами 29, которые похожи на зубцы круглой пилы, и рядом сквозных каналов 30 (фиг. 3). Другая половина муфты на стороне насоса состоит из диска 31 с цилиндрической частью 32. Последняя снабжена на внутренней стороне зуоцами 33, Кроме того, на цилиндрическую часть 32 насажено кольцо 34 углового профиля, которое совместно с диском 31 и его цилиндрической частью 32 образует кольцеобразную камеру, заключающую в себе также большую часть диска 27. Ступица диска 27 выступает сквозь отверстие 35 в крышке кольца 34. Последнее удерживается неподв»жно на цилиндре 32 в двух диаметрально противоположных местах посредством штифтов 36, которые проходят сквозь отверстия в цилиндре 32 и кольце 34 и образуют концы полукруглого пружинного кольца 37 лежащего в выточке выступающей вниз из диска 31 части цилиндра 32. В ступице диска 31 устроены несколько наклонных каналов 38, а в цилиндре 32 и кольце 34 имеются в двух диаметрально противоположных местах узкие каналы 39, расположенные непосредственно над диском 31.

В состоянии покоя клапанная тарелка 14 лежит на седле 15, запирая коробку машины. При пуске в ход машины центробежные маятники 10 расходятся, поднимая своими выступами

9 ротор вместе с клапанной тарелкоИ.

При этом тарелка отходит от своего седла и открывает канал 16. Когда двигатель погружен в жидкость, на сальниковую набивку действует гпдростатическое давчение стоящего над нею столба жидкости. Под влиянием этого давления жидкость медленно просачивается в коробку машины. Если бы нс были приняты какие-либо специальные меры просачивание жидкости прекратилось бы лишь в тот момент, когда проникшая жидкость сжимает заключенный в коробке воздух в такоИ степени, что давление последнего уравновешивает гидростатическое давление. Однако, такие условия не могут создаться, так как, IlplI скоплении в нижней части (трюме) корооки определенного количества жидкости, она выкачивается снова из коробки и притом значительно быстрее, чем происходило ее накопление. Благодаря этому, в короткое время восстанавливается снова первоначальное состояние. Конструкция гидравлической муфты 26 не позволяет при этом насосу выкачивать пз коробки заключенный в ней воздух, что приводило бы к увеличению действующей на сальниковые набивки разности давлений. Гидравлическая муфта действует следующим образом: во время работы устройства вал 4 двигателя все время вращается. Вал откачивающего насоса обычно остается в покое. По мере наполнения собирательного резервуара 19 жидкостью уровень последнеИ достигает сперва нижней кромки диска 31 у внешних отверстий каналов 38. При дальнейшем под еме жидкости эти каналы постепенно заполняются и, наконец, жидкость входит частично под кожух 28, частью же проникает свозь каналы в кожухе 32 в полость между дисками 27 и 31.

Когда жидкость в этом пространстве достигла определенного уровня А — А (фиг. Ц, диск 31 увлекается в обращение диском 27. Как только вращение диска 31 началось, центробежная сила жидкости в наклонных каналах 38 прогоняет большое количество жидкости через каналы 30 в указанную выше полость, так что последняя совершенно заполняется жидкостью в области зубцов 29, 33. После этого муфта начинает передавать, конечно с известным скольжением между валами насоса п машины, вращающий момент, который при принятых размерах устройства достаточен для приведения в действие откачивающего насоса 20. Благодаря работе насоса уровень жидкости в резервуаре

19 опускается. Это опускание продол кается до внешних концов наклонных каналов 38, т.-е. до уровня  — В (фиг. Ц. Так как при этих условиях жидкость уже не может всасываться через этп каналы, то муфта опоражнивается через отверстия 39, и насос снова останавливается.

Предмет патента.

Устройство, состоящее пз закрытого, работающего под жидкостью электрического приводного насосного двигателя с собирательным резервуаром и откачп вающим насосом для опоражннвания просачивающейся сквозь выводной саль нпк вала жидкости, и снабженное при неподвижном вале уплотняю щим этот сальник клапаном, характеризующееся применением клапанной тарелки 14, располагаемой между выводным сальником 13 и собирательным резервуаром 19 для просачивающейся жидкости, каковая тарелка, прижимаемая к седлу весом ротора 5, плотно насажена на валу 4 и может перемещаться в осевом направлении вместе с указанным валом, поднимаемым во время работы центробежным маятником 10, расположенным внутри трубчатой коробки 1, к коей снизу, под ротором 5, присоединяется вышеупомянутый резервуар 19, сообщающийся с полостью под тарелкою 14 посредством каналов 16 — 18 и опоражниваемый с помощью заключающегося в нем насоса 20, приводимого в действие ротором же 5— при посредстве гидравлической сцепной муфты 27 — 39, расположенной относи, тельно резервуара 19, таким образом, что жидкость проникает в муфту, — когда уровень жидкости в резервуаре достигает определенной высоты, и вытекает пз муфты, когда уровень жидкости, вследствие ее откачки насосом 20, опу-! скается снова ниже определенного го ризонта.

К патенту ин-ной фирмы „Заводы Сименс-Шуккерт, Общество с огр. отв." Мо 5822

Типо-литографии «Красный Печатник», Ленинтрад, Международный, 75.